la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

MODELLI DI TIPO STAZIONARIO
274
no le concentrazioni al suolo più elevate. Nei normali modelli Gaussiani la fisica
che rappresenta le situazioni convettive è decisamente inadeguata a descrivere
i complessi meccanismi che dominano la dispersione degli inquinanti entro il
PBL. D’altro canto va ricordato che la principale informazione sulla turbolenza
atmosferica accettata dalla maggior parte dei modelli Gaussiani Stazionari è la
classe di stabilità atmosferica, concetto molto aggregato, di definizione non univoca
e manifestamente ambiguo in molte situazioni convettive. Per questo, lo
sforzo fatto in questi ultimi decenni è stato proprio quello di inserire nell’edificio
logico dei modelli stazionari a pennacchio informazioni più adatte a descrivere
lo stato di turbolenza del PBL e le capacità dispersive relative.
Il primo passo è stato quello di collegare funzionalmente i parametri di dispersione
(σ y e σ z ) ai parametri caratteristici del PBL ed in particolare alla deviazione
standard della componente trasversale σ v e verticale del vento σ w ,alla friction
velocity u*, al flusso turbolento di calore sensibile H 0 e all’altezza del PBL z i . Ciò
ha comportato la progressiva abolizione del concetto di categoria di stabilità
atmosferica. I principali modelli di questo tipo sono il modello SHORTZ e
TUPOS realizzati dalla US-EPA ed il modello OML (Gaussian Danish Plume
Model).A conti fatti, tali modelli, a parte OML, non hanno riscosso molto successo
ed il loro uso è risultato, a torto, molto limitato. Le abitudini, soprattutto se
cattive, sono dure a morire, anche di fronte all’evidenza!
Il secondo passo è consistito in una descrizione più realistica dell’innalzamento
del pennacchio che, fino ad allora, era determinato mediante le relazioni di
Briggs, valide prevalentemente in condizioni adiabatiche e stabili. L’ormai pratica
disponibilità, in molte situazioni reali, di misure in quota della velocità e della
direzione del vento ha consentito una descrizione decisamente più realistica
della prima fase di innalzamento del plume. Il principale esempio di questo tipo
è costituito dal già citato modello OML, sicuramente il più completo da questo
punto di vista.
Il terzo passo è stato l’abbandono del concetto di gaussianicità nella dispersione
verticale. Ciò è stato il risultato incontrovertibile di numerose esperienze numeriche
e sperimentali che hanno dimostrato quanto fosse lontano dalla realtà un
tale tipo di funzione di distribuzione in condizioni convettive. I confronti fatti
con le varie campagne sperimentali sono stati estremamente incoraggianti. I
modelli che appartengono a questa categoria prendono il nome di Modelli
Stazionari Ibridi. Dopo una vita iniziale decisamente in tono minore, una forte
accelerazione al loro sviluppo e alla loro applicazione ebbe luogo quando venne
pubblicato un celebre articolo di Hanna e Paine (1989) in cui, finalmente, si ebbe
il coraggio di affermare chiaramente l’inadeguatezza insita nei modelli gaussiani
tradizionali. In particolare, gli Autori scrivono:
“....When the concentrations (quelle ottenute sperimentalmente nella celebre
campagna del Kincaid e quelle ottenute da simulazioni modellistiche impiegando
i tradizionali modelli gaussiani US-EPA) were paired in space and time,
none of the models predicted the concentration field with any accuracy,e.g. the correlation
coefficients between observed and predicted concentrations were often negative…”.
Questa affermazione segna l’inizio dell’inevitabile e definitivo declino dei
modelli gaussiani tradizionali e la nascita dei modelli di tipo ibrido. Gli esempi
più importanti sono il modello CTDMPLUS (US-EPA) (Perry e al., 1989), il